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3D成像原理-3D成像是如何工作的

发布时间:2019-05-23
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近年来,3D成像在工业和消费者应用中变得重要,技术人员利用3D成像技术研发出三维扫描仪3D相机、等设备广泛应用于各行各业。 具有3D成像功能的机器视觉系统可以更快,更准确地检查生产现场的组件。 在消费者领域,3D成像为媒体提供更大的图像深度。

3D成像受到最复杂成像设备的启发:眼睛

3D成像依赖于立体摄影,我们可以从熟悉的来源观察:人类视觉系统。 人类看到两只眼睛略微分开的东西。 除了由例如标准2D电视屏幕再现的水平和垂直信息之外,这允许它们感知深度。

由于眼睛是分开的,每个人都从不同的角度看世界。 快速覆盖一只眼睛,然后另一只眼睛,每次都表现出微妙但明显的角度差异。 人类在视觉中感知的维度来自大脑将不同的图像组合成一个整体 - 一种称为视差的现象。

每个3D镜头都使用两个镜头 - 每个镜头捕获的图像略微偏离另一个镜头。 因此,3D图像包含的信息量是2D图像的两倍。 编辑图像以显示,同时保持完整的数据保真度。 眼睛不能自己处理两组图像:每只眼睛处理它自己的一组图像。

左手和右手的图像在大脑中结合,以再现深度感。

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如何实施3D成像?

3D成像可用于广泛的应用 - 分析,测量和定位部件是最重要的。 然而,为了获得最佳结果,设计一个具有必要性能和环境约束的系统至关重要。

可以通过主动或被动方法实现3D成像。 主动系统使用诸如飞行时间,结构光和干涉测量等方法,这些方法通常需要在拍摄环境中进行高度控制。被动方法包括焦点深度和光场。

在基于快照的方法中,同时捕获的两个快照之间的差异用于计算到对象的距离 - 这称为被动立体成像。 可以通过移动单个摄像头来实现,但使用两个规格相同的摄像头效率更高。

相比之下,主动快照方法可以包含解释可视数据的其他技术。 活动快照可以使用飞行时间,通过测量光传播到目标对象时经过的时间然后返回传感器,将3D数据编码到每个像素中。

另一种产生3D形状数据的成功方法是激光三角测量。 在激光三角测量中,使用单个相机来从投射到物体表面上的激光图案导出高度变化,然后观察这些图案在从相机角度观察时如何移动。 即使使用单个相机并且没有三角测量,通过观察物体在靠近或远离相机时如何缩放,仍然可以感知物距。

根据可用的项目和技术,3D成像也可以以其他方式实现。

无论采用何种方法,结果都是可靠的可视化数据,可用于提高关键流程的性能,尤其是在工业中。

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